Резьба NPT и BSP на пластиковых фитингах: почему их совмещение не работает

Введение

Ни в коем случае не заменяйте резьбу BSP на NPT в напорной линии. Эти два типа резьбы соединяются друг с другом — в этом и заключается проблема — и в результате возникает утечка.

В случае топливопровода или газопровода такая замена — это не просто неудобство, а угроза безопасности. Причина кроется исключительно в геометрии. Резьба NPT имеет угол наклона 60°; резьба BSP — 55° (по стандарту Уитворта). У некоторых размеров даже диаметры различаются. Покупатели видят надпись “1/2 дюйма” на обоих изделиях и полагают, что они подходят друг к другу, поскольку этикетки выглядят одинаково. Если рассматривать эти два стандарта как один и тот же продукт, вы отправите клиенту не тот фитинг, а он не заметит этого, пока соединение не начнет протекать под давлением.

Сравнение форм нитей

Для пластиковых фитингов важны три семейства резьб, и только одно из них является североамериканским. Стандарт NPT определен в стандарте ANSI/ASME B1.20.1, с формой резьбы 60° и конусностью 1:16. Стандарт BSP подразделяется на два варианта: BSPT — конический вариант в соответствии с ISO 7 / EN 10226, и BSPP — параллельный вариант в соответствии с ISO 228. Оба типа BSP имеют одинаковую форму резьбы Уитворта под углом 55° со скруглёнными вершинами и основаниями, что является первым отличием от более плоского и острого профиля резьбы NPT.

Именно с уплотнительного ряда начинается большинство ошибок, допускаемых на месте монтажа. Резьбы NPT и BSPT обеспечивают герметичность за счет конического зажима с использованием герметика — резьбовые элементы физически заклиниваются друг в друге. Резьба BSPP вообще не может обеспечивать герметичность за счет самой резьбы, поскольку у параллельной резьбы никогда не возникает такого зажима. Для BSPP требуется шайба с заклепкой, уплотнительное кольцо или прокладка, а соединение, выполненное без него, будет протекать, сколько бы ленты на него ни наклеили.

Почему “1/2 дюйма” означает два разных фитинга

Маркировка скрывает это различие. Резьбовые соединения 1/2″ NPT с наружной резьбой и 1/2″ BSP с наружной резьбой продаются под обозначением “полдюйма”, но их наружные диаметры не совпадают. Наружный диаметр резьбы 1/2″ NPT составляет примерно 21,34 мм; наружный диаметр резьбы 1/2″ BSP составляет примерно 20,955 мм. Это достаточно близко, чтобы обмануть при спешной проверке с помощью штангенциркуля, и достаточно отличается, чтобы иметь значение при давлении.

Шаг резьбы вносит дополнительную путаницу. При размерах 1/2″ и 3/4″ резьбы NPT и BSP имеют одинаковый шаг — 14 витков на дюйм, поэтому они выглядят одинаково. Однако при переходе к другим размерам их шаги различаются: 1/4″ соответствует 18 TPI по стандарту NPT и 19 TPI по стандарту BSP, при этом 1″ соответствует 11,5 TPI по стандарту NPT и 11 TPI по стандарту BSP. Один и тот же номинальный размер, но разное количество витков резьбы. Дистрибьютор, который хранит на складе “фитинги 1/4 дюйма” без разбивки по стандартам, рискует получить возврат товара уже при первом же заказе.

В Северной Америке практически повсеместно используется стандарт NPT. В Великобритании, на большей части Ближнего Востока, в Австралии и в некоторых регионах Азии применяется стандарт BSP. Одна и та же линейка продукции, два стандарта — и легко может случиться, что будет отгружен не тот товар, если в каталоге указаны только торговые размеры. Стандарт резьбы должен указываться в артикуле детали, а не в сноске, которую на складе никто не читает.

«Ловушка частичного входа» — и как происходит утечка в смешанном суставе

Вот почему несостыкованное соединение так опасно: создается ощущение, что оно подходит. Разница в 5° между двумя боковыми поверхностями позволяет резьбе войти в зацепление и прокрутиться на два-три оборота, что вызывает успокаивающее ощущение, будто соединение входит на место. Затем они преждевременно упираются в упор. Полной вовлеченности не бывает, поскольку гребни и выемки не могут плотно прилегать друг к другу так, как это предусмотрено в каждой конструкции.

В результате образуется непрерывный спиралевидный зазор, проходящий по всей длине соединения — спиральный путь утечки, который невозможно устранить с помощью герметика, поскольку для этого герметик должен был бы заполнить пустоту, охватывающую резьбу. На практике это проявляется в том, что соединение сначала выдерживает быструю проверку под давлением, а затем при рабочей температуре из него вытекает струйка жидкости или капли появляются только при циклических изменениях давления в трубопроводе. Монтажники часто реагируют на это, намотав больше ленты из ПТФЭ и затягивая соединение с большим усилием. Ни то, ни другое не исправляет геометрию, а в случае с пластиковыми фитингами именно из-за избыточного крутящего момента происходит растрескивание корпуса.

В системах сжатого воздуха несоответствие размеров 1/2″ и 3/4″ часто остается незамеченным, поскольку шаг резьбы одинаков, а системы с низким уровнем риска допускают медленную утечку. Если перенести эту привычку на топливопровод или газопровод, то “медленная утечка” станет утечкой горючих веществ в месте соединения, которое изначально не было механически надёжным. Что касается газа, несовпадение резьбы — это нарушение техники безопасности, а не просто неудобство.

Как найти тему на сайте

Если этикетка отсутствует — а это бывает довольно часто — определяйте тип резьбы, измеряя, а не гадая. Измерьте наружный диаметр наружной резьбы с помощью штангенциркуля, а количество витков на дюйм — с помощью щупа для измерения шага резьбы или линейки. Одного только OD редко бывает достаточно, поскольку разница между близкими размерами составляет не более одного миллиметра; сверьте диаметры с таблицей, а затем проверьте угол на глаз или с помощью измерительного прибора.

Если внимательно изучить эту таблицу, ловушка станет очевидной: при размерах 1/2″ и 3/4″ количество витков на дюйм (TPI) совпадает, а различаются лишь наружный диаметр (OD) и форма резьбы. При размерах 1/4″ и 1″ различается даже количество витков на дюйм (TPI). Быстрее всего определить это можно с помощью метчика или кольцевого калибра: правильный калибр вкручивается вручную, а неподходящий не входит или заклинивает. Если для измерительного прибора требуется приложить усилие, значит, вы используете не тот стандарт.

Методы герметизации в зависимости от типа резьбы

Герметичность зависит от формы резьбы, поэтому подбирайте метод в соответствии с типом соединения. Конические резьбы — NPT и BSPT — обеспечивают герметичность за счет прессовой посадки и требуют применения герметика: Лента из ПТФЭ или паста для резьбы. Для пластиковых фитингов обычно лучше использовать герметизирующую пасту, поскольку толщина ленты может варьироваться, а плотная обмотка может создавать нагрузку на внутреннее гнездо при закручивании. Стандартно делается две обмотки по направлению резьбы; больше — не значит лучше.

Параллельные потоки — это совсем другое дело. BSPP не может обеспечить герметичность на резьбе, поэтому в этом месте используется приклеенная шайба, уплотнительное кольцо или прокладка, а резьба служит лишь для скрепления деталей. Если обмотать соединение BSPP лентой, рассчитывая, что она обеспечит герметичность, вам придется неделями искать место утечки. Герметичность обеспечивает именно шайба — вот и всё.

Две привычки являются причиной большинства отказов пластиковых фитингов в месте соединения. Первая — наложение лишнего количества ленты для компенсации несовпадения резьбы: при этом проблема геометрии рассматривается как проблема заполнения, и такой подход никогда не срабатывает. Вторая — чрезмерное затягивание. Пластиковые отверстия с резьбой растрескиваются под действием кольцевого напряжения, и трещина часто обнаруживается спустя несколько месяцев в виде едва заметной утечки без видимой причины. Затяните до сопротивления при затяжке рукой плюс на четверть оборота и ослабьте, если фитинг сопротивляется.

Резьба, номинальное давление и план формирования запасов дистрибьютора

Нарезание резьбы на пластиковом фитинге снижает его рабочие характеристики. При нарезании резьбы часть материала стенок патрубка удаляется, поэтому резьбовое соединение выдерживает меньшее давление, чем аналогичный фитинг, соединенный методом сварки или с помощью растворительного клея. Ни в коем случае не следует считать номинальное давление трубы номинальным давлением фитинга в месте резьбового соединения. Размер соединения следует выбирать исходя из предельных значений самой резьбы, а не трубы.

Для дистрибьютора главное правило заключается в том, чтобы никогда не формировать запасы пластиковых фитингов, ориентируясь исключительно на стандартные размеры. Разработайте план формирования запасов в три этапа:

• Разделять каждую строку с перечислением по стандарту — NPT для Северной Америки; BSPT и BSPP для Великобритании, Ближнего Востока, Австралии и некоторых регионов Азии.
• Возьмите с собой подходящие переходники. Переходник BSP–NPT является единственным разрешённым соединительным элементом, поскольку он имеет правильную форму резьбы на обоих концах.
• Укажите стандарт в номере детали, поэтому склад никогда не отправляет не тот товар при заказе, состоящем исключительно из оптовых упаковок.

Хранение обоих стандартов занимает место на полках; отправка не того товара обходится клиенту дорого.

Именно здесь и проверяются возможности поставщика, поскольку каталог, включающий два стандарта, требует как широкого ассортимента, так и контроля за формой. SAM-UK, экспортный бренд компании «Taizhou Zhuoxin Plastics Co., Ltd.», производит трубы и фитинги в Тайчжоу (провинция Чжэцзян) с 1995, располагающая собственным цехом по изготовлению пресс-форм и Срок выполнения заказа — 30 дней по стандартным программам во всех ПВХ/уПВХ, ХПВХ, PPH и PPR линейки продукции и клапаны, которые экспортируются в Северную Америку, Южную Америку, Австралию, Африку и на Ближний Восток. Для дистрибьюторов, работающих с резьбой NPT на одном рынке и с резьбой BSP — на другом, именно наличие собственных производственных мощностей по изготовлению пресс-форм и услуги по производству по заказу (OEM) позволяют поддерживать наличие одной линейки продукции с двумя стандартами резьбы без необходимости создания отдельных заводов для каждого из них.